【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 使調(diào)頻通信系統(tǒng)發(fā)射出來(lái)的載波按照具有一定的跳變序列發(fā)生變化。通信 過(guò)程中，必須要求發(fā)射方和接收方受偽隨機(jī)碼控制的、用來(lái)改變載波頻率的本地振蕩載波必須嚴(yán)格同步，這是調(diào)頻通信的關(guān)鍵所在。跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的跳變方案有很多種，并且會(huì)經(jīng)常更改跳變方案，例如可以通過(guò)微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，改變計(jì)算機(jī)的程序，從而達(dá)到可以改變調(diào)頻規(guī)律的目的，所以識(shí)破它是一件非常困難的事，猶如大海撈針。 對(duì)通信的安全性進(jìn)行比較的話(huà)，調(diào)頻短波通信的可靠性絕對(duì)高于衛(wèi)星通信。最主要的原因就是：提供衛(wèi)星服務(wù)的機(jī)構(gòu)對(duì)其所屬的國(guó)家承擔(dān)有戰(zhàn)略責(zé)任，它的通信過(guò)程受到了國(guó)家政府的控制和監(jiān)管，但是跳頻短波通信則是完全自主的，具有 可信賴(lài)性。因此，在涉及國(guó)家安全和社會(huì)保障的場(chǎng)合下，跳頻短波通信是最可靠地。 目前使用最多的就是普通式的數(shù)字跳頻，但是數(shù)字跳頻具有頻譜不夠隱蔽、容易被識(shí)破、翻譯、跟蹤等缺點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)的最新跳頻模式就是智能邊帶跳頻模式，它包括邊帶跳頻和智能跳頻兩部分，邊帶跳頻是在數(shù)字跳頻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，他將調(diào)頻碼隱藏在邊帶話(huà)音中，被隱藏的信號(hào)相當(dāng)于邊帶噪聲，并且他比一般的數(shù)字跳頻更難識(shí)別、破譯和跟蹤。智能跳頻則具有很強(qiáng)的頻帶適應(yīng)技術(shù)，它能夠在 256KHz 跳頻頻帶內(nèi)自動(dòng)的識(shí)別和棄用阻塞信道，可以?xún)艋ㄐ诺谋尘啊? GSM 系統(tǒng) 中的跳頻分為了基帶跳頻（ BBH）和視頻跳頻（ SFH）兩種形式。射頻跳頻與基帶跳頻相比，具有更強(qiáng)的抗干擾能力，他將語(yǔ)音信號(hào)固定在發(fā)射機(jī)上進(jìn)行發(fā)送，但是發(fā)射的信號(hào)的頻率是根據(jù)跳頻序列不斷變化的，目前 GSM 使用最多就是射頻跳頻。 跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的功能和特性 快速和慢速跳頻 跳頻通信分為快速跳頻和慢速跳頻兩種方式，當(dāng)跳頻頻率高于信元碼率時(shí)稱(chēng)為快速跳頻；當(dāng)跳頻頻率低于信元碼率時(shí)，則稱(chēng)為慢速跳頻。快速跳頻的抗干擾能力較慢速抗干擾能力強(qiáng)，基本上不能夠被破譯，但是快速跳頻系統(tǒng)的成本很高，所 以一般只用于軍事方面的通信領(lǐng)域。 跳頻作為最常用的一種擴(kuò)頻方式，他的工作原理是指收發(fā)雙方在傳輸信號(hào)時(shí)根據(jù)預(yù)定好的規(guī)律進(jìn)行離散變化的通信方式，換句話(huà)說(shuō)，在通信中使用的載波頻率受到偽隨機(jī)碼的控制而進(jìn)行隨機(jī)的跳變。根據(jù)通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式可以看出，“跳頻”是一種用碼序列通過(guò)監(jiān)控進(jìn)行多頻頻移通信，也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時(shí)域方面分析，四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 跳頻信號(hào)屬于頻移監(jiān)控信號(hào)，它具有不同的頻率；從頻域方面分析，跳頻信號(hào)的頻譜是在一段很寬的品帶上進(jìn)行的不等間隔的隨機(jī)跳變。 比較而言，調(diào)頻通信比定頻通信更加隱蔽、更難被捕獲，因?yàn)?只要對(duì)方不知道跳變規(guī)律就跟蹤不到信號(hào)，也就不能對(duì)通信進(jìn)行破譯和截獲。此外，調(diào)頻通信的抗干擾能力也更強(qiáng)，就算發(fā)送的信號(hào)的部分分頻點(diǎn)被干擾，但是信息的其他部分還是可以繼續(xù)傳送。 常規(guī)和自適應(yīng)跳頻 目前的調(diào)頻通信主要包括常規(guī)跳頻和自適應(yīng)跳頻。常規(guī)跳頻是指通信雙方在事先約定好的跳頻圖紙規(guī)律下進(jìn)行同步跳頻傳輸和接收，而自適應(yīng)跳頻則是在常規(guī)跳頻的基礎(chǔ)上的改進(jìn)和提升，自適應(yīng)跳頻增加了頻率自適應(yīng)控制和功率自適應(yīng)控制兩個(gè)方面。 跳頻通信系統(tǒng)和一般的數(shù)字通信系統(tǒng)一樣，都能夠?qū)崿F(xiàn)下?lián)芡健⑽煌?、幀同步，但是?頻通信系統(tǒng)不同的就是它能夠讓載波的頻率隨著偽隨機(jī)序列的變化而變化，因此，為了保障通信質(zhì)量，要求發(fā)送端和接收端必須在同一時(shí)間跳變到同一頻率。在此，調(diào)頻通信對(duì)同步有同步速度快和同步能力強(qiáng)兩個(gè)基本的要求。如今跳頻系統(tǒng)同步都有很多較精準(zhǔn)的同步方法，例如精確時(shí)鐘法、自回歸譜法、 FFT 捕獲自同步法等，實(shí)際在應(yīng)用中都是采用的混合同步法進(jìn)行同步的。 而自適應(yīng)跳頻系統(tǒng)的同步還包括收發(fā)雙方頻率集更新的同步，以此來(lái)確保雙方在環(huán)頻點(diǎn)替代時(shí)能夠同步，若通信過(guò)程中雙方頻率表不一致，則會(huì)導(dǎo)致通信的失敗。跳頻通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分就是頻合 器，并且鎖相環(huán)（ PLL）是目前使用最廣泛的頻合器，但是若要進(jìn)一步改善此技術(shù)確實(shí)非常的困難，因?yàn)樵摷夹g(shù)的頻率轉(zhuǎn)換的速度已經(jīng)接近了極限，并且它的分辨率很低。為了使頻率分辨率高、輸出高頻率和穩(wěn)定的信號(hào)、頻率轉(zhuǎn)化的時(shí)間快、抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)在的頻合器采用了具有全數(shù)字技術(shù)的直接式數(shù)字頻合器（ DDS）。因?yàn)樘l傳輸是利用偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行控制的，傳輸?shù)男畔⒍际情g斷的，所以即使傳輸?shù)男诺谰哂辛己玫臈l件也有可能出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，為了檢查出這些錯(cuò)誤，確保信息的正確性，我們就必須進(jìn)行差錯(cuò)控制。差錯(cuò)控制的方法主要分為： ●自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)糾 錯(cuò)（ ARQ）：此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)﹄S機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤進(jìn)行很好地處理，但是它需要反饋電路，所以電路可能比較復(fù)雜，若信息發(fā)送不成功，則它會(huì)不斷地重發(fā)知道發(fā)送成功。 ●前向糾錯(cuò)（ FEC）技術(shù)：此技術(shù)與 ARQ 相比，則不需要反饋電路，但是若想用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)功能，則需要大量的信號(hào)冗余度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這樣就降低了信道的效率，所以此技術(shù)的糾錯(cuò)能力較差，他一般都和交織技術(shù)相結(jié)合使用。 跳頻通信網(wǎng) 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 跳頻電臺(tái)在進(jìn)行實(shí)際的通信中都是通過(guò)組成調(diào)頻通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)任何兩個(gè)通信終端之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信是跳頻通信網(wǎng)的任務(wù) 。調(diào)頻通信網(wǎng)不但要克服系統(tǒng)所引起的熱噪聲（如碼間干擾和電磁干擾），還要消除由組網(wǎng)引起的阻塞干擾和領(lǐng)道干擾等。常采用的跳頻多址通信網(wǎng)與常用的 DS/CDMA 系統(tǒng)相比，跳頻多址通信網(wǎng)的最大用戶(hù)數(shù)較小，這也是跳頻多址通信網(wǎng)的一個(gè)缺點(diǎn)，但是比較而言，跳頻多址通信網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)： ★ 抗干擾能力強(qiáng) ★ 低截獲概率 ★ 低檢測(cè)概率 ★ 對(duì)頻率選擇性衰落有很好的抑制作用 同步通信網(wǎng)和異步通信網(wǎng)是跳頻通信網(wǎng)的兩種形式，而且調(diào)頻通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式也是多種多樣的，組網(wǎng)比較靈和。自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)會(huì)除去那些條件比較惡劣的信道，為了保證更新后的 調(diào)頻序列之間是正交的，需要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的頻點(diǎn)更新算法，所以這樣可以克服頻率更新后出現(xiàn)在同頻道的干擾，如果更新后的跳頻序列之間不是正交的，則信息在通信節(jié)點(diǎn)之間就會(huì)出現(xiàn)頻率碰撞，甚至可能導(dǎo)致通信不能正常傳輸。而在實(shí)際的應(yīng)用中，一般都是將上述兩種組網(wǎng)方式聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行的。 調(diào)制解調(diào)方法 在調(diào)頻系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)也是必不可少的，一般采用 FSK、 QPSK、 DPSK 等進(jìn)行調(diào)制。自適應(yīng)跳頻系統(tǒng)是建立在常規(guī)跳頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，它能夠去除干擾，并自動(dòng)地選擇較優(yōu)良的信道集進(jìn)行跳頻通信，讓通信能夠通暢進(jìn)行，保持良 好的狀態(tài)。所以跳頻通信系統(tǒng)需要一個(gè)反向道來(lái)傳輸功率控制信息和頻率控制信息，它即實(shí)現(xiàn)了常規(guī)通信系統(tǒng)的功能，又實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的控制功能。跳頻通信系統(tǒng)中還包含有可靠的信道質(zhì)量評(píng)估算法，當(dāng)收發(fā)雙方檢測(cè)到干擾頻點(diǎn)后會(huì)將其自動(dòng)刪除，為了維持頻率表的固定大小，系統(tǒng)將會(huì)選擇更好的頻點(diǎn)進(jìn)行替換，并且這種檢測(cè)和替換頻點(diǎn)的動(dòng)作是實(shí)時(shí)的。只有當(dāng)跳頻圖案具有良好的長(zhǎng)期性和偽隨機(jī)性，以及各頻率出現(xiàn)次數(shù)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出均勻性時(shí)，調(diào)頻信號(hào)的隱蔽性和抗破譯能力才會(huì)更強(qiáng)。為了保證系統(tǒng)的性能，需要在頻率表更新后任然要求跳頻圖案具有均勻性，因此每次 更新后都應(yīng)該用質(zhì)量好的頻點(diǎn)代替被干擾的頻點(diǎn)，同時(shí)保證收發(fā)兩端的頻率表相一致。并且只有通過(guò)一種閉環(huán)控制的反饋信息將接收端的更新信息返回通知給發(fā)送端，才能確保發(fā)送端和接收端的頻率表能夠同步更新，而這個(gè)反饋過(guò)程需要信息交換協(xié)議來(lái)保證頻率表的可靠性。頻點(diǎn)去除的速度是衡量協(xié)議有效性的另外一個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)干擾頻點(diǎn)去除的速度越快，通信的質(zhì)量就越好。自適應(yīng)功率控制也需要信道質(zhì)量評(píng)估，所謂的功率控制就是指為了提高調(diào)頻信號(hào)的隱蔽性和抗截獲能四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 力而很好地控制有限的發(fā)送功率，讓每個(gè)信道都能夠以最小的發(fā)射機(jī)功率實(shí)現(xiàn)正常通信。 功率控制 算法有以下兩種原則： ☆比特誤碼率最小原則：此原則要求各個(gè)調(diào)頻信道選擇適當(dāng)?shù)墓β首尳邮辗绞盏降臄?shù)據(jù)比特誤碼率達(dá)到預(yù)定的誤碼門(mén)限。 ☆等信干比原則：此原則是為了讓各個(gè)跳頻信道上的信干比相同，即調(diào)整各個(gè)調(diào)頻信道的平均功率。 跳時(shí)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 跳時(shí)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的概述 跳時(shí)擴(kuò)頻通信是擴(kuò)頻通信的方式之一， 與跳頻相似，是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)射信號(hào)由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制?？梢园烟鴷r(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控 。 跳時(shí) 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理 因?yàn)檎{(diào)頻通信系統(tǒng)采用的是比信號(hào)窄得很多的時(shí)段片去發(fā)送信號(hào)，所以信號(hào)的頻譜相對(duì)來(lái)說(shuō)也就展寬了。發(fā)送信號(hào)時(shí)，先將信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再用擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列控制電路中的通 斷開(kāi)關(guān)，需要傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過(guò)二相或者四相的調(diào)制后在進(jìn)行發(fā)射。在接收端的通 斷開(kāi)關(guān)則是由射頻接收機(jī)輸出的中頻信號(hào)和本地產(chǎn)生的與發(fā)送端同頻的擴(kuò)頻序列一起決定的，信號(hào)接收到后再經(jīng)過(guò)二相或者四相解調(diào)器，并傳入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，最后再輸出。一般情況下信號(hào)都能夠正確的傳輸和恢復(fù)。 跳時(shí)系統(tǒng)的處理增益等于一幀中所分得的時(shí)片數(shù)，跳時(shí)系統(tǒng)也可以 看成是一種時(shí)分系統(tǒng)，但是它與時(shí)分系統(tǒng)又有所不同，因?yàn)樗臅r(shí)片不是在一幀中固定分配的，而是受擴(kuò)頻碼序列控制。 跳時(shí)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用 由于跳時(shí)通信的抗干擾能力不強(qiáng)，所以很少單獨(dú)使用，他一般都與其他的通信方式結(jié)合使用，組成各種混合式通信系統(tǒng)。 傳播頻率的比較 每種無(wú)線(xiàn)傳播的方式有著不同的特性，他們決定了這些方式傳播數(shù)據(jù)的能力。 跳頻擴(kuò)頻： FHSS 具有較強(qiáng)的抗干擾能力，它利用發(fā)射端和接收端都知道的偽隨機(jī)碼在不同頻率信道上的快速跳變來(lái)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，當(dāng)信號(hào)在某一個(gè)信道中傳輸受阻時(shí)，此信號(hào)將會(huì) 迅速的跳往下一個(gè)頻道重新發(fā)送。 直接序列擴(kuò)頻：在發(fā)送端，信號(hào)在發(fā)射前先加上擴(kuò)頻碼，將信號(hào)由低頻搬移到高四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 頻后在發(fā)送。在接收端，照樣先與解擴(kuò)碼相乘，將信號(hào)從高頻搬移到低頻，在這個(gè)過(guò)程中能夠?qū)⒔邮盏降母蓴_信號(hào)和噪聲濾除，直接提取到有用信號(hào)。 正交頻分復(fù)用：在所有的子載波頻率上使用廣播的形式發(fā)射信號(hào)，則每個(gè)帶寬很窄的子載波可以承載高速數(shù)據(jù)信號(hào)。 OFDM 具有較高的復(fù)雜度和較多的抗干擾方式，所以他比較適用于嚴(yán)酷的信道條件。 3 各類(lèi)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能分析 雖然擴(kuò)頻通信的種類(lèi)有很多種，但是就系